新能源汽車未來趨勢及難點

新能源汽車未來趨勢及難點: 　　
　　

　　《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》已于2009年7月1日正式實施，《規(guī)則》強調(diào)說明：新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。
　　購買新能源汽車政府補貼　　財政部、科技部等四部委聯(lián)合為１３個節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點城市授牌，并明確了政府將通過補貼消費者，做大市場的模式鼓勵企業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)節(jié)能與新能源汽車，此舉將推動我國發(fā)展節(jié)能與新能源汽車邁上新臺階。
　　試點推廣，即以財政政策鼓勵在公交、出租、公務、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車。中央財政對有關(guān)公共服務領(lǐng)域示范推廣單位購買和使用節(jié)能與新能源汽車給予一次性補助，地方財政對相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)及維護保養(yǎng)也將給予補助。
　　日前出臺的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》確認了補貼標準和補貼范圍。此外，示范推廣單位必須采取招標方式擇優(yōu)采購，并確定車型、數(shù)量、價格以及售后服務等。
　　補貼標準和補貼范圍　　　
　　09年2月，財政部、科技部、發(fā)改委、工信部等四部委召開“節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點會議”。由于一些城市積極申請參與，參與“十城千輛”計劃的城市名單目前已經(jīng)增至13個，北京、上海等城市入選。長度10米以上的城市公交客車是當時補貼的重點，其中混合動力客車每輛最高補貼42萬元，純電動和燃料電池客車每輛分別補貼50萬元和60萬元。“這個試點收效非常好，已經(jīng)推廣了數(shù)千輛新能源汽車，今年打算擴大試點，并在部分城市啟動個人購買新能源汽車的試點。” 財政部和工信部在全國“兩會”期間同時表示，個人購買新能源汽車將實行購置補貼。
　　財政部對混合動力汽車的補貼按照節(jié)油率分為五檔補貼標準，最高每輛車補貼5萬元;純電動汽車每輛可補貼6萬元;燃料電池汽車每輛補貼25萬元。
　　十米以上城市公交客車另有標準，其中混合動力汽車分為使用鉛酸電池和使用鎳氫電池、鋰離子電池兩類，最高補貼額分別為8萬元/輛和42萬元/輛;純電動汽車補貼標準為50萬元/輛;燃料電池汽車的補貼標準最高為60萬元/輛。13城市試點新能源汽車　　2009年春節(jié)前，財政部、科技部發(fā)出《關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作試點工作的通知》，決定在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13座城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作；鼓勵試點城市率先在公交、出租、公務、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務領(lǐng)域推廣使用節(jié)能與新能源汽車。
　　《通知》明確指出，中央財政重點對試點城市購置混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池等節(jié)能與新能源汽車給予一次性定額補助?！锻ㄖ吠瑫r要求地方財政安排一定資金，對節(jié)能與新能源汽車配套設(shè)施建設(shè)及維護保養(yǎng)等相關(guān)支出給予適當補助，保證試點工作順利進行。不完全統(tǒng)計，中度混合動力汽車的平均成本比同類型汽油動力車貴30%至50%。
　　技術(shù)難點:
　　目前新能源汽車國家在給予很大的政策和資金支持 ;
　　科技攻關(guān)點在:1,電池能力,2,發(fā)動機系統(tǒng)3,電控系統(tǒng);
　　國內(nèi)科研排頭兵是清華大學和同濟大學的汽車學院新能源汽車的主要各類及技術(shù)狀況　　新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料，但采用新型車載動力裝置)，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括有：混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV)、燃料電池汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車以及燃氣汽車、醇醚汽車等等
　　1 混合動力汽車
　　混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。目前國內(nèi)市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。
　　混合動力汽車的優(yōu)點是：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。
　　缺點:長距離高速行駛基本不能省油。
　　2純電動汽車
　　電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲存技術(shù)。本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風力、光、熱等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟效益。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點，使電動汽車的研究和應用成為汽車工業(yè)的一個“熱點”。有專家認為，對于電動車而言，目前最大的障礙就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價格影響了產(chǎn)業(yè)化的進程，與混合動力相比，電動車更需要基礎(chǔ)設(shè)施的配套，而這不是一家企業(yè)能解決的，需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當?shù)卣块T一起建設(shè)，才會有大規(guī)模推廣的機會。
　　優(yōu)點:技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應的地方都能夠充電。
　　缺點: 目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴，至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1／3，這主要取決于電池的壽命及當?shù)氐挠?、電價格。
　　3燃料電池汽車
　　燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學反應產(chǎn)生電流，依靠電機驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學反應過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。
　　單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。
　　近幾年來，燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進展。世界著名汽車制造廠，如戴姆勒－克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司已經(jīng)宣布，計劃在2004年以前將燃料電池汽車投向市場。目前，燃料電池轎車的樣車正在進行試驗，以燃料電池為動力的運輸大客車在北美的幾個城市中正在進行示范項目。在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，提高商業(yè)化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力，并已取得了顯著的進步。
　　與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：
　　1、零排放或近似零排放。
　　2、減少了機油泄露帶來的水污染。
　　3、降低了溫室氣體的排放。
　　4、提高了燃油經(jīng)濟性。
　　5、提高了發(fā)動機燃燒效率。
　　6、運行平穩(wěn)、無噪聲。
　　4氫動力汽車
　　氫動力汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優(yōu)勢，因此，氫動力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。與傳統(tǒng)動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%。中國長安汽車在2007年完成了中國第一臺高效零排放氫內(nèi)燃機點火，并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國首款氫動力概念跑車“氫程”。
　　隨著“汽車社會”的逐漸形成，汽車保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢，而石油等資源卻捉襟見肘，另一方面，吞下大量汽油的車輛不斷排放著有害氣體和污染物質(zhì)。最終的解決之道當然不是限制汽車工業(yè)發(fā)展，而是開放替代石油的新能源，燃料電池車的四輪快速又安靜地滾過路面，轍印出新能源的名字——氫。
　　幾乎所有的世界汽車巨頭都在研制新能源汽車。電曾經(jīng)被認為是汽車的未來動力，但蓄電池漫長的充電時間和重量使得人們漸漸對它興味索然。而目前（指2009年）的電與汽油合用的混合動力車只能暫時性地緩解能源危機，只能減少但無法擺脫對石油的依賴。這個時候，氫動力燃料電池的出現(xiàn)，猶如再造了一艘諾亞方舟，讓人們從危機中看到無限希望。
　　以氫氣為汽車燃料這種說法剛出來時嚇人一跳，但事實上是有根據(jù)的。氫具有很高的能量密度，釋放的能量足以使汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)，而且氫與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學反應只生成水，沒有污染。因此，許多科學家預言，以氫為能源的燃料電池是21世紀汽車的核心技術(shù)，它對汽車工業(yè)的革命性意義，相當于微處理器對計算機業(yè)那樣重要
　　優(yōu)點：排放物是純水，行駛時不產(chǎn)生任何污染物。
　　缺點：氫燃料電池成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照目前的技術(shù)條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。
　　5燃氣汽車
　　燃氣汽車是指用壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。近年來，世界上各國政府都積極尋求解決這一難題，開始紛紛調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)。燃氣汽車由于其排放性能好，可調(diào)正汽車燃料結(jié)構(gòu)，運行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國公認為當前最理想的替代燃料汽車。
　　目前，燃氣仍然是世界汽車代用燃料的主流，在我國代用燃料汽車中占到９０％左右。美國的目標是，到２０１０年，公共汽車領(lǐng)域有７％的汽車使用天然氣，５０％的出租車和班車改為專用天然氣的汽車；到２０１０年，德國天然氣汽車數(shù)量將達到１０萬至４０萬輛，加氣站將由目前的１８０座增加到至少３００座。
　　業(yè)內(nèi)專家指出，替代燃料的作用是減輕并最終消除由于石油供應緊張帶來的各種壓力以及對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生的負面影響。近期，中國仍將主要用壓縮天然氣、液化氣、乙醇汽油作汽車的替代燃料。汽車代用燃料能否擴大應用，取決于中國替代燃料的資源、分布、可利用情況，替代燃料生產(chǎn)與應用技術(shù)的成熟程度以及減少對環(huán)境污染等；替代燃料的生產(chǎn)規(guī)模、投資、生產(chǎn)成本、價格決定著其與石油燃料的競爭力；汽車生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計改進必須與燃料相適應。
　　以燃氣替代燃油將是中國乃至世界汽車發(fā)展的必然趨勢。我國應盡快組織力量，制定出國家級燃氣汽車政策?？紤]到我國能源安全主要是石油的狀況，發(fā)展包括燃氣汽車在內(nèi)的各種代用燃料汽車，已是刻不容緩的事，根據(jù)國情應該做到：
　　一是要限制燃氣價格，使油、氣價格之間保持合理的差價，如四川省、重慶市的油、氣差價，即可保證燃氣汽車適度發(fā)展；
　　二是鑒于加氣站投資大，回收期長，政府適當給予一定補貼，在加氣站售出的氣價和汽車用戶因用氣節(jié)省的燃料費用之間，調(diào)節(jié)好利益分配；
　　三是對加氣站的所得稅，應參照高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)政策，采取免二減三的稅收政策；
　　四是將加氣站用電按照特殊工業(yè)用電對待，電價從優(yōu)；另外，對加氣站用地，能按重大項目和環(huán)保產(chǎn)業(yè)對待，特事特辦，不要互相推諉、扯皮，積極采用國外先進建站標準，科學確定消防安全距離，節(jié)省土地資源。
　　6生物乙醇汽車
　　乙醇俗稱酒精，通俗些說，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。用乙醇代替石油燃料的活動歷史已經(jīng)很長，無論是從生產(chǎn)上和應用上的技術(shù)都已經(jīng)很成熟，近來由于石油資源緊張，汽車能源多元化趨向加劇，乙醇汽車又提到議事日程。
　　目前世界上已有40多個國家，不同程度應用乙醇汽車，有的已達到較大規(guī)模的推廣，乙醇汽車的地位日益提升。
　　在汽車上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽車缸內(nèi)燃燒更完全，可以降低尾氣的害物的排放。
　　乙醇汽車的燃料應用方式：一、摻燒，指乙醇和汽油摻合應用。在混合燃料中，乙醇和容積比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，則用E10，E15來表示，目前，摻燒占乙醇汽車占主要地位。二、純燒，即單燒乙醇，可用E100%表示，目前應用并不多，屬于試行階段；三、變性燃料乙醇，指乙醇脫水后，再添加變性劑而生成的乙醇，這也是屬于試驗應用階步；四、靈活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇與汽油比例混合的燃料，還可以用氫氣，并隨時可以切換。如福特，豐田汽車均在試驗靈活燃料汽車（FFV）特別關(guān)注：物理燃料電池汽車　　這是2009年關(guān)于新能源研究領(lǐng)域的最新方向，原名稱叫做“熱磁振蕩發(fā)電技術(shù)”，當應用于汽車等可移動的動力設(shè)備領(lǐng)域時，因可能會成為氫燃料電池的替代方案，又叫做“物理燃料電池”。目前已處于前期開發(fā)研究階段。
　　1、工作原理
　　通過對處于磁路中的一段軟磁體迅速加熱并冷卻，使其溫度在其居里點上下周期性地振蕩，引起磁路線圈中的磁通量周期性地增減，從而感應出連續(xù)的交流電。能量是通過燃燒產(chǎn)生熱能，再直接轉(zhuǎn)化為電能的。它的技術(shù)原理是物理原理，而通常概念中的電池，均屬化學原理，兩者不是一回事。 1 2　
　　2、優(yōu)點
　　采用外燃方式，發(fā)電過程高效平穩(wěn)，對燃料性質(zhì)要求不高，甚至可以用固體燃料作能源。能使熱能直接高效地轉(zhuǎn)化為電能，少了一個機械傳動的中間環(huán)節(jié)，計算值在40％以上；運動部件只有一個活塞，省去了機械傳動系統(tǒng)，因此使用壽命長，維護少，實現(xiàn)成本低，技術(shù)難度小。
　　目前的燃料電池是通過低溫化學作用產(chǎn)生電能，因需要催化劑、燃料要求高等，難以商業(yè)轉(zhuǎn)化。這項技術(shù)完全克服了化學燃料電池的上述弱點。
　　各種能源方案優(yōu)缺點綜合分析表
　　
　　類別能源來源能源效率排放制造成本使用成本維護成本補充燃料功率重量行駛里程配套設(shè)備普通內(nèi)燃機受限低差一般一般一般方便大輕>400完善純電池力一般最高無高最低高不方便小重<300不完善混合動力受限較高一般較高一般最高方便一般較重>500完善氫燃料電池困難高無高最高高不方便小一般<300不完善物理燃料電池豐富一般一般低低低方便大輕>600可擴展
　　上表中，能源來源、能源效率、排放三項指標確定了方案的新能源特征，即政府的政策支持力度；制造成本、使用成本、維護成本三項指標確定了方案的市場成本，補充燃料、功率、重量、行駛里程、配套設(shè)備四項指標確定了方案的競爭力，即用戶接受程度。
　　從上表中可以看出，純電池力、氫燃料電池雖然具有較優(yōu)的新能源特征，但市場競爭力弱，混合動力則具有微弱的優(yōu)勢。因此，混合動力屬于過渡方案，純電池力屬于輔助方案，而氫燃料電池屬于難以實施的方案。物理燃料電池則兼顧了新能源特征、市場及用戶的諸多優(yōu)點，所以具有廣闊的開發(fā)前景。
　　3、適用范圍
　　新能源汽車、船等動力設(shè)備，分布式發(fā)電領(lǐng)域。新能源汽車的其他方案　　　1. 提高舊能源汽車的效率
　　目前的汽柴油內(nèi)燃機熱效率小于30%，如果算上機械效率以及其他的能量傳遞損失，則總效率僅占燃料放出熱能的15%左右。毫無疑問，如果能夠提高熱機的效率，則可在一定程度上緩解目前的石油危機。
　　　2. 空氣動力汽車
　　利用空氣作為能量載體，使用空氣壓縮機將空氣壓縮到30MP以上，然后儲存在儲氣罐中。需要開動汽車時將壓縮空氣釋放出來驅(qū)動啟動馬達行駛。優(yōu)點是無排放、維護少，缺點是需要電源、空氣壓力（能量輸出）隨著行駛里程加長而衰減、高壓氣體的安全性。
　　　3. 飛輪儲能汽車利用飛輪的慣性儲能，儲存非滿負載時發(fā)動機的余能以及車輛長大下坡、減速行駛時的能量，反饋到一個發(fā)電機上發(fā)電，再而驅(qū)動或加速飛輪旋轉(zhuǎn)。飛輪使用磁懸浮方式，在70000r/min的高速下旋轉(zhuǎn)。在混合動力汽車上作為輔助，優(yōu)點是可提高能源使用效率、重量輕儲能高、能量進出反應快、維護少壽命長，缺點是成本高、機動車轉(zhuǎn)向會受飛輪陀螺效應的影響。
　　　4. 超級電容汽車超級電容器是利用雙電層原理的電容器。在超級電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場，這種正電荷與負電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。
　　優(yōu)點是充電時間短、功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護、經(jīng)濟環(huán)保等，缺點是功率輸出隨著行駛里程加長而衰減，受環(huán)境溫度影響大等。

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